استفاده ستاره‌شناسان از هوش مصنوعی برای شناخت ماده تاریک

به گزارش «بیگ تینک»، ستاره‌شناسان از حدود یک قرن پیش می‌دانند که کیهان در حال گسترش و بزرگ شدن است. برای مدت چند دهه دانشمندان انتظار داشتند که این گسترش کیهان به علت نیروی گرانش آهسته‌ شود. اما همه اینها در دهه ۱۹۹۰ تغییر کرد یعنی زمانی که ستاره‌شناسان متوجه شدند کیهان نه تنها در حال بزرگ شدن است بلکه این بزرگ شدن با شتاب فزاینده‌ای انجام می‌شود همانند یک قطار ترمز بریده بر روی یک ریل شیب‌دار کیهان به معنای واقعی کلمه در حال منهدم شدن است.

عامل مسبب این گسترش کیهان پدیده‌ای است که «ماده تاریک» نامیده می شود. این ماده نامرئی و غیرقابل ردگیری ، در واقع به نوعی یک ماده ضدگرانش است که کهکشان‌های دور را از یکدیگر دورتر و فضای خالی را خالی‌تر می‌کند.

در حالی که جامعه علمی اطمینان دارد که ماده تاریک وجود دارد اما این انرژی بسیار ضعیف و معادل تنها چند پروتون در هر مترمکعب است و مشخص کردن ویژگی‌های آن بسیار دشوار است. اما پس از یک دهه تلاش، ستاره‌شناسان به تازگی یک اندازه‌گیری بسیار دقیق از مقدار انرژی تاریک در مدت ۹ میلیارد سال گذشته منتشر کرده‌اند.

گروه علمی «تحقیقات انرژی تاریک» (DES) یک همکاری بین ستاره‌شناسان است که از یک تلسکوپ نیرومند در کشور شیلی برای اسکن کردن حدود یک هشتم آسمان برای مشاهده ابرنواخترها استفاده کرده‌اند. ابرنواختر انفجار یک ستاره‌ است که به تابش چنان درخشانی منجر می شود که از فاصله چند میلیارد سال نوری قابل مشاهده است. یک نوع از ابرنواختر با نام SN-Ia بسیار خاص است چرا که این نوع ابرنواخترها بسیار شبیه به هم هستند و همگی تقریبا یک اندازه نور تولید می کنند.

با توجه به فاصله و سرعت ثابت نور، ستاره‌شناسان با نگاه به اجرام دوردست آسمانی در واقع یک ماشین زمان دارند. کهکشان‌های نزدیک به ما چیزهایی درباره گسترش کیهان می گویند در حالی که اجرام دوردست به ما می گویند که در گذشته‌های بسیار دور چه روی داده است.

دانشمندان می توانند با ترکیب اندازه‌گیری‌های مربوط به فاصله با اندازه‌گیری‌های مربوط به سرعت، به شناختی از تاریخچه گسترش کیهان برسند. مشاهده اولیه شتاب گسترش کیهان در سال ۱۹۹۸ به همین صورت انجام شد.

اندازه‌گیری اولیه تنها از ۵۲ ابرنواختر برای این کشف استفاده کرد. به تازگی گروه «تحقیقات انرژی تاریک» از حدود ۱۵۰۰ ابرنواختر برای اندازه‌گیری‌های جدید استفاده کرده است. این محققان همچنین از تکنیک‌های پیشرفته هوش مصنوعی استفاده کردند تا اطمینان حاصل کنند ابرنواخترهای مورد مشاهده همگی از نوع SN-Ia هستند. این نتایج یک پیشرفت مهم در زمینه شناخت انرژی تاریک به شمار می رود.

چگالی ماده تاریک

دانشمندان از مدتها پیش می دانند که ماده تاریک در حال حاضر در حدود دو سوم از انرژی در کیهان را تشکیل می دهد اما هنوز معلوم نیست که آیا این نسبت به مقدار ثابت است یا تغییر می‌کند و همینجا است که مساله پیچیده می شود. بنا بر نظریه کیهانی مورد پذیرش کنونی، چیزی که ثابت است، چگالی ماده تاریک است. در حالی که حجم و اندازه کیهان افزایش می‌یابد، نسبتی از کیهان که از ماده تاریک ساخته شده است بیشتر می شود.

اندازه‌گیری‌های قبلی حاکی از آن است که چگالی ماده تاریک ثابت است اما آن اندازه‌گیری‌های اولیه تا حدی با نااطمینانی رو به رو بوده اند که این مساله به نااطمینانی در شناخت ما از تکامل کیهان منجر شده است. تعیین دقیق چگالی ماده تاریک، پیامدهای مهمی برای نظریه‌های کیهان‌شناسی خواهد داشت. نتایج بررسی‌های و محاسبات نشان می دهد که چگالی ماده تاریک ممکن است ثابت باشد. محاسبات بسیار نزدیک به پیش‌بینی‌ها بوده و از این رو دانشمندان می‌گویند که چگالی ماده تاریک احتمالا ثابت است هر چند بطور کامل اطمینان ندارند.

دانشمندان حتما به بررسی داده‌های بیشتر در این زمینه ادامه خواهند داد. چگالی ماده تاریک یکی از مهم‌ترین پارامترها از لحاظ پیش بینی آینده تغییر و تحول کیهان از حیث شتاب گرفتن یا آهسته‌ شدن روند گسترش کیهان است.